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PDC鉆頭泥包的現象及處理方法

2018-04-25 16:11?

我公司生產的鉆頭主要有金剛石地質鉆頭、取芯鉆頭、不取芯鉆頭、金剛石薄壁鉆頭、PDC鉆頭、金剛石擴孔器等,其中PDC鉆頭在礦山、交通、水電等領域都有很好的應用。在使用PDC鉆頭進行鉆進時,經常會造成鉆頭泥包現象,主要表現為:
  一、PDC鉆頭泥包的常見現象
 
  1、鉆進時進尺明顯變慢,或者說鉆時明顯升高;
 
  2、增大鉆壓或減小鉆壓對鉆速無明顯影響;
 
  3、地層變化時對鉆速影響不大;
 
  4、一般情況下泵壓略有升高或無明顯變化;但有時也會出現高泵壓,甚至堵死鉆頭水眼,阻塞循環通道;
 
  5、鉆頭牙齒不能有效吃入地層,表現出扭矩變小或扭矩波動范圍減??;
 
  6、起下鉆出現“拔活塞”現象;
 
  7、短起下鉆過后鉆速明顯變慢,繼續鉆進可能會逐漸恢復原鉆速而泥包解除,或者繼續變慢造成嚴重泥包致無法鉆進;
 
  8、鉆井中發生鉆具刺漏、循環出現短路,處理完后鉆速明顯變慢。
 
  二、造成鉆頭泥包的原因
 
  1、地質因素:所鉆地層為上部不成巖的軟泥,極易粘帖于鉆頭表層,壓實后造成鉆頭泥包;地層中的泥頁巖雖成巖,但易于水化分散,使井眼內泥質或固相含量大增,吸附于鉆頭表面造成鉆頭泥包;或者地層中含有分散狀石膏,造成泥漿污染后,泥漿中的有害固相難于清除,使鉆頭被泥包的機率大增;地層滲透率高,在壓差作用下,吸附井筒內有害固相及未及時攜帶出的巖屑,形成厚泥餅,起下鉆時在PDC鉆頭下方堆積造成鉆頭泥包。
 
  2、泥漿性能因素:泥漿抑制性差,無法控制泥頁巖的水化分散;固相含量和粘切過高,鉆出的巖屑難于清除,易吸附在鉆頭表面,如果使用的是無固相鉆井液,鉆頭是絕對不會發生泥包的;泥漿比重偏高,失水大,易形成過厚的粗糙泥餅;潤滑性能差、鉆頭表面無法形成有效的保護膜,鉆井液中的劣質固相易吸附在鉆頭上。
 
  3、工程技術因素:鉆進中排量小,不能有效清洗井底及鉆頭,同時上返速度不足,巖屑在井內滯留時間長,粘附于井壁形成厚泥餅,尤其是中上部鉆速高時更為嚴重;在軟泥巖地層,鉆壓過大,地層或鉆屑與鉆頭表面形成直接接觸,造成鉆頭泥包;長裸眼下鉆未進行中途循環,從井壁上刮下的泥餅或鉆屑則會泥包鉆頭。
 
  4、鉆頭選型因素:水眼設計無法滿足排屑要求;流道排屑角阻礙了鉆屑順利脫離井底。
 
  5、操作水平因素:下鉆速度過快,鉆頭不是在順著螺旋型軌道向下滑行,而是在井壁上不斷刮削泥餅或鉆屑,極易造成鉆頭泥包;下鉆時遇阻不是接方鉆桿循環劃眼沖洗鉆頭,而是下壓或下沖,從井壁上刮下的泥餅或鉆屑則會泥包鉆頭;下鉆到底時操作方法有誤,如果先啟動轉盤,后啟動泵,同樣也會造成鉆頭泥包;在軟地層中鉆進時,送鉆不均勻。
 
  三、PDC鉆頭泥包的預防
 
  1、泥漿性能的調整
 
  1)、混油或增加潤滑劑投入量,使鉆屑不易粘附到鉆頭上;
 
  2)、加大鉆井液中聚合物含量,控制失水,提高泥餅質量;
 
  3)、提高鉆井液抑制性,減少泥頁巖的水化分散;
 
  4)、降低鉆井液粘度、切力,及時清除劣質固相;
 
  5)、對高滲砂層,可使用屏蔽暫堵技術,減少滲透性漏失;
 
  6)、對含膏巖層,應提前加堿,防止其污染泥漿。
 
  7)、維護處理好泥漿性能,在PDC鉆頭入井前后對預防鉆頭泥包都是有效的;PDC入井后,開泵前,配置一定量的清潔劑(表面活性劑)對鉆頭加以清洗也有一定效果。
 
  2、工程技術措施鉆井裝備
 
  1)、首先做好PDC鉆頭的選型工作,鉆頭水眼、流道設計應利于排屑;
 
  2)、下入PDC鉆頭之前,應充分循環泥漿,清洗井眼,防止起鉆后滯留在井眼內的鉆屑繼續水化分散;
 
  3)、下入PDC前先短起下鉆,對井壁泥餅進行刮削、擠壓,將厚泥餅拉薄、壓實,盡量保證井眼暢通、消除阻卡;在鉆頭泥包高發區,如果采用了所有方法也無法避免PDC鉆頭泥包,那么先使用牙輪通一趟井就成了必要手段
 
  4)、下鉆時在鉆頭流道表面涂滿黃油,形成一層保護膜,減少鉆頭與泥漿中的劣質固相直接接觸的時間,或者把鉆頭包起來,這樣做既便在深井中也是有一定作用的;
 
  5)、下鉆時鉆頭不斷刮削井壁,井壁上的泥餅或滯留于井內的鉆屑會在鉆頭下堆積,到一定程度便會壓實在鉆頭上,那么下鉆中途進行循環,將鉆頭沖洗干凈也是有其必要的;
 
  6)、下鉆過程中還應適當控制速度,防止鉆頭突然沖入砂橋,鉆進一堆爛泥中;另外如果速度恰當,PDC鉆頭會順著上一只鉆頭所鉆的螺旋形井眼軌道行進,而不是在井壁上劃拉下大量泥餅。
 
  6)、每次下鉆到底時必須先開泵,盡量提高排量充分沖洗井底和鉆頭,等排量滿足要求后再輕壓旋轉鉆進0.5-1m,這也是PDC鉆頭造型的要求。
 
  7)、盡量采用大排量鉆進,保證PDC鉆頭的充分清洗與冷卻;
 
  8)、在軟泥巖中鉆進,應盡量采用低鉆壓、高轉速、大排量,沒有必要盲目使用高鉆壓去追求那僅高一小點的鉆速,那只是牙輪鉆頭的使用方式;
 
  9)、操作要精細,送鉆加壓一定要均勻,不能忽大忽小。
 
  四、PDC鉆頭泥包的處理
 
  1、處理鉆頭泥包的第一條原則就是:不要急于打鉆,因為越打包的越厲害;
 
  2、停止鉆進,提高排量加強水力沖洗效果,上提鉆頭脫離井底,提高轉速增大離心力使泥塊易于甩出,并上下大幅度活動幾次,然后下壓至井底不開轉盤循環5-10分鐘,將上述過程反復操作;如果在2個循環周內無效,就應當考慮起鉆了。
 
  3、無論預防或處理鉆頭泥包,調整泥漿性能都是必然的,發現鉆頭有泥包跡象,應立即停鉆并配置清潔劑在第一時間打入井內對鉆頭進行清洗。

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